Студенты Кембриджского университета выносили из практикума по органической химии натрий и кидали его в бак с водой предназначенной для наполнения бассейна ботанического сада в…

Для начала, давайте поймем, что такое pH и как он связан с концентрацией гидроксид-ионов (OH⁻) и ионов водорода (H⁺) в растворе.

pH — это мера кислотности или щелочности раствора. На шкале pH 7 считается нейтральным, значение ниже 7 указывает на кислотность, а выше 7 — на щелочность.

Когда pH воды равен 12, это означает, что раствор стал щелочным, и концентрация OH⁻ ионов увеличилась.

Известно, что:

\[ \text{pOH} = 14 - \text{pH} \] Следовательно, если pH = 12, то:

\[ \text{pOH} = 14 - 12 = 2 \]

Теперь мы можем рассчитать концентрацию OH⁻ ионов. Степень ионизации воды при 25 °C можно выразить через pOH:

\[ [\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}} = 10^{-2} \text{ моль/л} = 0.01 \text{ моль/л} \]

Теперь, зная, что объем бака составляет 5000 литров, мы можем рассчитать общее количество моль OH⁻ ионов в этом объеме:

\[ \text{Общее количество OH}^- = 0.01 \text{ моль/л} \times 5000 \text{ л} = 50 \text{ моль} \]

Каждой моли натрия (Na) соответствует одной моли гидроксида натрия (NaOH), который в свою очередь полностью диссоциирует на ионы Na⁺ и OH⁻. Таким образом, количество брошенного натрия равно количеству моль OH⁻:

\[ 50 \text{ моль Na} \]

Теперь найдем массу натрия, используя молярную массу натрия, которая составляет примерно 23 г/моль:

\[ \text{Масса (г)} = 50 \text{ моль} \times 23 \text{ г/моль} = 1150 \text{ г} \]

Таким образом, студенты выкинули примерно 1150 граммов натрия в бак с водой.